广东声扬音响设备有限公司

扩展（Expansion）扩展的两种基本类型包括：动态（向上）扩展和向下扩展。扩展会增加信号的动态范围。简单来说，动态扩展和动态压缩是相反的处理过程。到目前为止，最常用的扩展是向下扩展。压缩器是在信号电平达到阈值后对信号进行衰减，而向下扩展器则是在输入信号小于扩展阈值时，对信号进行衰减。电平的衰减量是由扩展比决定的。比如说在扩展比设为2：1时，扩展器会将信号衰减一半。例如，当输入信号低于阈值5dB时，扩展器会将其衰减至阈值以下10dB。扩展器常用于降噪处理，作用类似于噪声门。它们之间的主要区别是，扩展器输出信号的量会根据输入信号低于其阈值的量来改变，而噪声门则会让低于其阈值的信号静音。扩展器---术语向下扩展（DownwardExpansion）。向下扩展是现场声音和录音时最常见的扩展。这种类型的扩展在输入信号小于设定的阈值时，会对信号进行衰减处理。通常用于噪声的衰减。比率(Ratio)。扩展比是指在输入信号小于设定的阈值时，扩展器对信号衰减的量。例如，当比率设为2：1时，输入信号在低于阈值后每衰减1dB，则将会被扩展器衰减2dB。数字调音台或DAW中扩展器和噪声门插件参数界面。图片来自网络，非原文配图。噪声门（NoiseGate）噪声门处理（NoiseGating）。噪声门的处理过程是通过衰减所有低于设定阈值的信号电平，从而去除不需要的声音的过程。如所述，当信号高过设定阈值并“触发”噪声门开启后，噪声门将不会对信号产生任何影响。只要信号在阈值以上，噪声门将保持打开状态。噪声门以多快的速度打开，来让“好”的信号通过是由启动时间决定的。在输入信号低于阈值后，噪声门会依然保持打开多久，是由保持时间来确定的。噪声门关闭的速度取决于释放时间。而噪声门在关闭时对信号衰减的幅度，则是由衰减幅度来决定的。噪声门的设计是为了帮助消除噪声，如录音过程中一些无关的声音，如嘶嘶声，隆隆声，或是房间内其它设备的串音。由于嘶嘶声和其它噪声通常小于所要录取的乐器声，所以，一个设置合理的噪声门只会允许想要的声音通过，其他所有的声音都会被降低。这不仅可以去掉嘶嘶声一类不想要的杂音，也让声音变得更清晰、纯净。对于打击乐器，噪声门可以使其声音更具冲击力、更“紧致”，从而更有表现力，这是噪声门处理中一个非常流行的应用。噪声门—术语阈值（Threshold）。噪声门阈值设置了它启动时的电平值。从本质上讲，高于阈值电平的所有信号都可以不受影响地通过，而低于阈值电平的信号则会按设定好的衰减量进行衰减。如果将阈值旋钮逆时针拧到最尽（阈值设置最小），噪声门便不再起作用（一直保持打开的状态），从而让所有的信号都不受影响地通过。启动时间（Attack）。噪声门的启动时间决定了它启动的速率。快的启动速度对打击乐器来说是至关重要的，而像人声和贝斯的信号则需要较慢的启动速度。对于这些建立缓慢的信号，启动的速度太快，将会给信号加入人工处理的迹象，听上去像是咔哒声。噪声门的参数必须要合理设置，才能避免打开时出现咔哒声。保持时间（Hold）。保持时间是指在信号低于噪声门阈值后，噪声门保持开启的时间。这在用于作军鼓的噪声门处理时非常有用，在军鼓敲击触发噪声门开启后，噪声门仍然会保持开启一段时间，然后迅速关闭。释放时间（Release）。噪声门的释放时间决定了其关闭的速率。释放时间常被设置为典型值，以保持乐器或人声信号的自然衰落的过程。较短的释放时间可以帮助打击乐器降低信号噪音，但也可能会导致“抽吸（chattering）”声，较长的释放时间则可以避免这种“抽吸”声。我们在设置释放时间时，应该通过仔细聆听来达到最自然的释放效果。衰减幅度（Range）。噪声门的衰减幅度是指它对输入信号的衰减量。因此，如果设置的衰减量为0dB，当信号低于阈值时，将不会有任何变化。如果衰减量设置为-60dB，该信号将被噪声门减少60dB等。触发信号滤波器（KeyFilter）。触发信号滤波器可以从噪声门的触发信号中滤除不想要的频段。比如说，设置一个军鼓的噪声门，每当鼓手在敲击军鼓时，噪声门便会开启，让军鼓的信号通过，然后再次关闭。这可以避免话筒拾到的串音令整体声音变得浑浊。为了控制噪声门的开启，我么可以复制一轨军鼓麦克风拾取的干声信号来触发噪声门，从而让军鼓的声音通过。问题是，其他乐器声，尤其是镲片，经常会漏入军鼓的话筒，它们可能也会触发噪声门开启，而这并不是我们想要的结果。这时，我们可以用触发信号滤波器来滤除镲片的高频信号，使得只有军鼓的信号才能触发噪声门。触发信号监听（KeyListen）。触发信号监听可以让你监听到噪声门的触发信号，以方便调整触发信号滤波器的频率，来滤除不想要的频率。

今天在音频工程和声学领域中，工程师、音响师几乎每天都会用到dB这个词。比如“将1000Hz衰减3dB”，“把推子推高3dB”，或者“这款音箱灵敏度是98dBSPL”，可以说dB在音频行业中是个无处不在的单位。而关于dB的讨论也是一个历久常新的话题，因为每一位从业者都会经历一个“搞懂dB是什么”的阶段。1.1dB的诞生背景dB是英文“decibel”的简写，其中deci表示十分之一，Bel表示“贝”。Decibel，分贝就是十分之一贝。“贝”是“贝尔”的简称，是以杰出科学家AlexanderGrahamBell的名字来命名的单位。贝尔在1876年获得了电话发明的专利，并在电话的应用和发展上做出了巨大的突破。Bel并不是国际单位制（SystemInternational）的单位，但是受到国际单位制的规则影响，用人名表示的单位符号的首字母要大写，所以我们看到dB中B应为大写。由于“Bel”这个单位比较大，使用不方便，更常用的是十分之一贝尔，即分贝。图1AlexanderGrahamBell音响系统工程》一书中对于dB的起源和发展，有如下叙述：早在1923年，电话线路上的“增益”和“损耗”是使用标准电缆的英里数（MSC，MilesofStandardCable）来标注的。“标准”电缆是一种规格为19号的裸线电缆，其电阻为88欧/英里，电容为0.054微法/英里。当以正常的语音作为输入时，标准的炭粒式送话器的输出电平被认为是“0电平”。这种“标准”电缆在经过1英里后产生的损耗非常接近哈维·弗莱彻（HarveyFletcher）在贝尔实验室所测量的正常听力的听音者容易听到的最小增量，他将这种感知单位标记为（SU）。由于不同频率的信号在同一电缆中的衰减特性是不同的，因此MSC表示的“增益”或“损耗”对于不同频率是不一样的，“标准”电缆的规格参数在制造、测量上在不同的时间地点也很难维持标准。MSC和SU从定义上就决定了其测量和计算都很不方便，缺乏清晰明了的数学定义使得这两个单位不适合工程应用。1923年，马丁（W.H.Martin）《贝尔系统技术杂志》（BellSystemTechnicalJournal）上撰文写到：设计使用传输单位（TU）取代MSC和SU，并将两者在电话系统中的应用合二为一。TU被定义为：式中，TU为传输单位；P1为被测得功率；P2为参考的基准功率。在1929年，马丁又在《贝尔系统技术杂志》上以“用于传输单位的分贝（DecibelTheNamefortheTransmissionUnit）”为标题撰文。作为贝尔电话公司应邀参加的欧洲国际咨询委员会（EuropeanInternationalAdvisoryCommitee）向欧洲的各个电话局推荐他们所采用的“贝尔”（Bell）或“奈培”（Naperian）单位。贝尔系统采纳了Bel单位，并将其转化为分贝（1/10Bel），以方便对声级进行高分辨率的测量。此后的数十年，dB逐渐由贝尔系统向电话行业推广开来，并发展至通讯及电声行业，其用法也由最初的表示功率比衍生出更多的形式，最终成为通讯、广电和专业音响领域广为使用的单位。1.2dB定义与计算理解dB的第一个要点，就是要知道它是表示两个具有相同单位的同一种物理量的相对关系。最初在电话工程领域，dB是用于定义于表示两个功率比，是P1/P0的比值再取以10为底的对数，再乘以10，其数学式为：dB从定义上来说，原本只是用于表示功率比的，然后在实际运用中，又被扩展到其他物理量的比，如电压、电流、声压等等。而当用dB表示电压比时，由于在同一电路中，功率和电压的平方成正比于是有了因此在表示电压比时这就是为什么dB表示功率比时，它的值等于P1/P0的对数乘以10；而用于电压比时，它的值等于V1/V0的对数乘以20。同样的情况也存在于声压、电流的比。理解这一点对于防止误用和误算dB值是非常重要的。举例说明，比如两个功率；P0=1W，P1=1000W，那么用dB表示P1与P0的功率比就是而对于电压比，假设两个电压值，其中V0=1V，V1=1000V，那么用dB表示V1与V0的电压比就是1.3采用dB的好处通过图2中dB值与功率比值/幅度比值的对照，我们可以看到，采用dB这个单位，用了更小的数值——两位数到三位数；来表示很大数量级的比值范围。这使得计算和读写都更方便。在一个扩声系统中，各级设备电压增益通常可以用电压放大倍数或者dB来表示，当计算整个系统的增益时，将dB的值相加显然比将放大倍数相乘更为简单直观。根据韦伯—费希纳定律(Weber–FechnerLaw)，人类对声音强度与光亮度的主观感知与其物理强度之间具有对数关系，而不是线性关系。因此用dB这个对数单位来表示声压的变化，也更符合人类听觉对声音大小的感知，因而衡量人耳对声音大小感知的响度值，被定义为对应1kHz纯音的声压级值，单位为方（Phon），见图3。226:2003等响度曲线，可以看到在1kHz，响度值即为对应的声压级值1.4dB应用的扩展如上所述，dB表示的是两个功率、两个电压或其他量相对关系。不过在将其中一个值设定为参考值时，dB就可以用来表示一个绝数值的功率级、电压电平、声压级等。此时单位符号通常会加上后缀，来区别不同的参考值，比如：dBm，dBV，dBu。作为音响工程师，我们有必要了解其中的一些常见单位。常用作功率级的单位：dBm，dBWdBm，是1毫瓦（milliwatts）为参考基准的功率级的单位。即0dBm=1mW。dBm是衡量功率的单位，由于很多音频测量仪器（仪表）都是基于电压测量而不是功率测量，所以在仪表上读出有效的dBm值的前提是要明确知道被测电路的阻抗。在早期专业音响和广电领域，最常见的阻抗是600Ω。在使用dBm时，可能会以下标的形式注明参考的阻抗值，比如dBm600。有些简单的音频测量表会将电路阻抗假设为600Ω，再以其测得的电压换算出功率的dBm值。一些高级的测量仪器，特别是基于计算机的测量仪器，可以由用户选择不同的阻抗档位或者自由设定阻抗值。在不知道电路阻抗的情况下使用dBm来描述功率不太合适。在几十年前，当专业音响还处于电子管时代，多数音频设备都要进行最大功率传输，这需要将上级设备的输出阻抗与下级设备的输入阻抗设计为相等。因此假如一个调音台的输出阻抗为600Ω，那下一级的功率放大器的输入阻抗也需要是600Ω，这时调音台的输出信号表将电路阻抗认定为600Ω是正确的。现代的固态电路音频设备不再以功率传输为前提，而是以最大电压传输来实现信号传输，因而设备的输出阻抗通常很低，可能低于50Ω，甚至会接近0Ω。输入阻抗则相对很高，专业设备常见阻抗值有10kΩ/20kΩ，民用设备则可能为100kΩ。这样一来，输出的开路电压得以最大程度传输到下级输入，而电路的电流和功率是极小的，且对于信号传输并不重要，因此dBm这个功率单位对于今天的专业设备不太适用。dBW是以1瓦为参考基准的功率级单位。常用于表示电压电平的单位：dBu/dBv，dBVdBu或dBv，是以0.775Vrms为参考基准的电平单位，一开始这个单位被记作dBv，由于容易和dBV混淆，后更改为dBu。之所以是0.775V，是因为这是一个600Ω的电阻的电路上产生1mW（0dBm）功率的电压。而600Ω是早期电话电路设备的标准参考阻抗值。也就是说，在一个600欧姆的电路中，0dBu的电压得到一个0dBm的功率。由于行业历史的原因，dBu成为专业音频最为常用的单位。图4dBm与dBu定义的电路示意图dBV，是1Vrms为参考基准的。在专业音频设备的参数中并不常见，更多是见于民用设备上的参数描述上。数字音频设备的dBFSdBFS，这里的FS是指FullScale，是满刻度的意思。0dBFS是指以数字设备削波前的最大工作电平。在信号由模拟-数字转换过程中，采样器对模拟信号采样，每一个采样的幅度都会被量化，比特深度（bit-depth）决定其量化精度和最大可编码信号，超过最大值的信号也会以最大值被记录，即会发生数字削波。不同设备在达到0dBFS时，所达到的实际信号电平是不同的。专业级扩声用的数字调音台在信号达到0dBFS，常见的输出电平有+24dBu，或+18dBu；小型的家庭工作室设备则可能相对较低，具体要参阅产品手册。dBSPL/dB（A）/dB（C）/dB（Z）在声学测量中，dB最多用作表示声压级的单位，会被记为dBSPL，SPL表示SoundPressureLevel，即声压级。受到国际标准的影响，声压级更倾向于用用符号LP来表示，以dB为单位。在空气中，这是以20微帕（2×10−5Pa）为参考值的声压级。这是人耳的听觉阈值，即人耳可听到的最细微的声音。如果声压是以Pa为单位测量的，表示成声压级就是：人们还会见到dB(A)、dB(B)、dB(C),这些也是表示声压级的单位，不过是以不同计权方式的声压级。不同的计权方式是由于人耳在不同声压时对不同频率的灵敏度都不一样。声压计权起源于由Fletcher和Munson的自由场纯音等响度曲线的研究成果，A计权网络特性是基于40方等响曲线，B计权对应70方等响曲线，C计权对应于100方等响曲线，Z计权，Z代表ZERO零计权，是由国际电工委员会（IEC）在IEC61672引入的用于规范“平直”线性”等描述的计权标准。A计权虽然是以40方的人耳等响曲线为基础，却普遍用于环境噪声测量和工业噪声控制（不限于40方或者小声压）。dB(A)是现在最常见到的计权声压级单位，此外较为常见的几种方式还有ITU-R468,ISO226(2003)图5常用于噪声测量的计权网对音响从业人员来说，建立对于声压级的认识非常必要的。通过图6可以了解各类现实场景的对应的环境声压级。图6各种现实场景中的声压级初略来说，安静的室内，环境噪音大约在30-40dB（A），而面对面的正常交谈的声音可能在60-70dB（A），而演出现场则会达到100-110dB（A）。基于一些听力研究与实验，一般认为120dB是人耳的痛阀，会引起人耳疼痛，是人耳的听觉上限。参考文献【1】美DonDavis&EugenePatronis,Jr.音响系统工程【M】.第三版.朱伟/胡泽/吴帆.北京：人民邮电出版社,2010.6：85-110【2】GaryDavis&RalphJones.SoundReinforcementHandbook【M】.1989:19-26【3】BobMetzler.AudioMeasurementHandbook【M】.2005.1：8-10【4】〔DB/OL〕.http://sizes.com/units/decibel.htm【5】〔DB/OL〕.https://en.wikipedia.org/wiki/Decibel【6】〔DB/OL〕.https://en.wikipedia.org/wiki/Alexander_Graham_Bell【7】〔DB/OL〕.https://en.wikipedia.org/wiki/DBFS【8】〔DB/OL〕.https://en.wikipedia.org/wiki/Weber–Fechner_law【9】〔DB/OL〕.https://en.wikipedia.org/wiki/A-weighting

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